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可见的智慧矿山未来

来源:中国矿业报 日期:2018年10月16日 09:41 人气:

远看,数台钻机精确地移动至事先设计好的穿孔位置,实施穿孔作业;一辆辆矿用自卸车开到装载现场,挖掘机精确地将矿石铲装进矿用自卸车大厢内,待满载后,驶离作业现场。近看,这些大型采、掘、运输设备竟然全是“无人机”!而距作业现场1千米外,操作人员正在电子屏前的操作台实施远程智能遥控。

“目前在空区制约及边坡下部危险采矿区域,从穿孔、铲装、运输到二次破碎,全部实现了智能化无人作业。”在洛阳钼业矿山公司露采作业现场,智能化装备操作工王俊峰如是说。

(一)

据国际采矿业发展趋势,自动及远程遥控采矿技术是未来实现矿山无人开采的关键技术。2016年,我国发布了《全国矿产资源规划(2016-2020年)》,明确提出5年内要大力推进矿业领域科技创新。洛阳钼业作为国内钼钨行业的龙头企业,将信息化和工业化深度融合,走智能升级之路,是引领传统矿业企业转型升级的必由之路。

此前,洛阳钼业与西安建筑科技大学联合实施了“露天矿数字化采矿管理集成系统”项目,钼钨露天矿多目标优化配矿管理系统达到国际领先水平,实现了生产组织数字化、配矿管理动态化、矿岩计量自动化、现场管理可视化、调度指令信息化、设备运行自动化、信息传递网络化的目标。

但随着物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术迅速发展,DM的最终表现为矿山的高度信息化、自动化和高效率,直至遥控采矿和无人采矿。而国外露天矿山智能生产设备的研究起步较早,借助于卫星通信和计算机等科技的发展,部分矿山设备已实现了无人化操作。但由于矿山地质条件与资源赋存形态等方面的差异,国外的智能生产设备并不能完全适应我国的矿山条件。另外,受到多种因素的影响,国外设备购置价格平均为国产设备价格的2~3倍,后期运行成本和设备维护费用亦高于国产同类产品,加之国外设备核心技术后期使用也存在风险,因此自主研发三道庄露天矿智能生产设备势在必行。

近年来,洛阳钼业经过与河南跃薪智能机械有限公司合作,根据三道庄矿区矿山地质条件、资源赋存形态及生产作业环境进行一系列的采矿优化,按照生产设备操作遥控化→遥控操作远程化→无人操作智能化的步骤,逐步建立了一套高效、实用、安全的露天矿穿孔、铲装和运输生产设备智能化系统。该系统按照“最大限度利用矿山现有设备,最大限度兼容原有人工操控系统”的技术创新思路,实现设备无人和有人值守之间的信号采集、输送、控制及自动切换,其最终目标是研发集智能开采基础数据自动采集、智能工业大数据通信、智能开采无人调度与控制、智能采矿生产执行系统、智能开采智慧生产决策和智能化采矿作业设备于一体的矿山无人开采智慧管控平台。

经过近年来的试验和不断改进,洛阳钼业克服露天采场强磁场、强电场信号干扰多,无线传播环境复杂,远程遥控及智能化操控难度大等技术难题,研发实现了设备远程智能操控平台,有效操控距离达到15千米。该平台具有安全性高、一人多控、可靠性强、操作简单、维护便利、节能环保等特点,极大地降低了操作人员的劳动强度和人工成本。该系统研发的核心技术,填补了国内该领域的空白,改变了传统的人工操作模式,提高了采矿装备的自动化、智能化水平,为提升采矿生产管理水平和企业核心竞争力,促进传统产业的转型升级,实现智能无人开采奠定了坚实的基础。该系统可广泛应用于空区处理、地震、洪涝、滑坡、泥石流等自然灾害以及高原、高温、高寒、强腐蚀、高辐射等恶劣环境和高危条件下抢险救援,具有广阔的推广应用前景。经中国有色金属工业协会专家组鉴定,其整体技术达到了国际先进水平,荣获中国有色金属工业科学技术进步一等奖,被中国矿业报列入2017年度技术装备大事。

操作工王俊峰说:“以前在空区上部作业,尽管顶板厚度达到安全生产标准,但心里总是不踏实,有如履薄冰的感觉,自从使用“无人机”(即智能化穿孔、铲装、运输装备)后,彻底把我们从高危作业环境中解脱了出来。”

(二)

随着我国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段以及《中国制造2025》计划的不断推进,传统行业尤其是矿山行业面临着经济结构调整、转型升级的严峻挑战,“智能+绿色”成为未来矿山行业的发展主题。洛阳钼业与河南跃薪智能机械有限公司再度联合实施“纯电动矿用自卸车及能量回收系统研发与应用”项目,研发的SY系列纯电动矿用卡车利用下山能量回馈与上山消耗的能量相互补偿,在车辆制动或滑行时,将动能转化为电能,储存到电池中,既可以达到延长整车使用时间及续航里程,又减少了机械磨损及能量消耗。与同等功率柴油运输车辆相比,该型号车辆吨公里能耗仅为1/6,维修保养费用仅为1/2。经过国家矿山机械质量监督检测中心的检验检测,其具有环保节能、低成本、投资少、易于推广的显著优势,在“零排放”的基础上,加速、爬坡、续航里程等关键技术指标均处于行业前列,给露天采矿运输设备带来革命性风暴。

王俊峰表示:该型号车辆具备智能遥控起步、转弯、换档、停车和自动卸矿的功能,和人工操作完全一样,并且采用纯电动及能量回收系统,实现了智能化装备与新能源改造的完美结合,该车已成为集纯电动驱动、远控智能遥控和无人驾驶为一体的绿色环保智能采矿装备。业内专家称,此举打破了国外矿山设备公司的技术垄断,开启了中国建设智慧矿山的新征程。

2017年,洛阳钼业深入贯彻落实国务院《关于新一代人工智能发展规划的通知》中进一步明确提出人工智能作为新一轮产业变革的核心驱动力,全面拓展人工智能在矿业应用的深度和广度。洛阳钼业再度与西安建筑科技大学、河南跃薪智能机械有限公司联合组成产学研攻关团队,研发多金属露天开采智能生产管控、智慧决策及无人开采装备关键技术,重点研发卡车自主运行感知、决策及控制无人驾驶技术、露天开采多金属多目标智能配矿、露天开采卡车自主智能调度、露天开采智慧生产决策等;目标是将作业计划,采、装、运、卸生产调度以及运输自动计量与管理集成为一体,采用物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术,实现对采、装、运、卸生产过程的实时数据自主智能采集、判断、显示、控制与决策管理,对多金属配矿作业计划实现智能动态优化,卡车、钻机等设备自主智能调度及自主运行,对采矿生产管理实现智慧决策及控制,从而形成一种全方位新型露天矿无人开采管控及智慧决策平台。目前,该平台相关技术已经在SY系列纯电动矿用卡车上应用,卡车利用RTK/GPS系统和4G局域网络,在无人驾驶模式下,可实时进行道路规划及自主避障,具有无人驾驶、远程驾驶和人工驾驶三种模式自由切换,随时执行调度指令,必要时远程操控人工干预。该系统最终将构建多智能体协同智能调度及自主高效开采平台,实现复杂矿区条件下的露天矿无人高效开采,将洛阳钼业打造成为行业领先的无人驾驶及无人开采示范基地,这将对中国矿山行业具有划时代的重要意义。